Первый эксперимент по пассивной спутниковой связи "Эхо"
Project Echo
Проект Echo: первый эксперимент пассивной спутниковой связи. Металлизированные шары-отражатели (1960, 1964) для передачи микроволновых сигналов по Земле.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Первый эксперимент со спутником пассивной связи
First passive communications satellite experiment
Проект "Эхо" был первым экспериментом со спутником пассивной связи. Каждый из двух американских космических аппаратов, запущенных в 1960 и 1964 годах, представлял собой металлизированный спутник-баллон, функционировавший как пассивный отражатель микроволновых сигналов. Сигналы связи передавались из одной точки на Земле и отражались от поверхности спутника в другую точку на Земле. Первые передачи с использованием "Эхо" были осуществлены из Голдстоуна, Калифорния, в Кроуфорд-Хилл, Холмдел, Нью-Джерси, 12 августа 1960 года. Последний спутник "Эхо" сошел с орбиты и сгорел в атмосфере 7 июня 1969 года.
Project Echo was the first passive communications satellite experiment. Each of the two American spacecraft, launched in 1960 and 1964, were metalized balloon satellites acting as passive reflectors of microwave signals. Communication signals were transmitted from one location on Earth and bounced off the surface of the satellite to another Earth location. The first transmissions using Echo were sent from Goldstone, California, to Crawford Hill in Holmdel, New Jersey, on 12 August 1960. The last Echo satellite deorbited and burned up in the atmosphere on 7 June 1969.
Предыстория
Концепция использования орбитальных спутников для ретрансляции сообщений предшествовала космическим полетам, впервые будучи предложена Артуром Кларком в 1945 году. Эксперименты с использованием Луны в качестве пассивной отражающей станции для сообщений начались уже в 1946 году. С запуском «Спутника-1», первого искусственного спутника Земли, в 1957 году, быстро возрос интерес к орбитальным спутникам связи. В июле 1958 года на совещании по спутникам связи, спонсируемом ВВС США, инженер Bell Telephone Laboratories Джон Р. Пирс представил доклад о пассивной спутниковой ретрансляции, описывая, как отражающее орбитальное тело можно использовать для передачи сигналов из одной точки на Земле в другую. Уильям Х. Пикеринг, директор Лаборатории реактивного движения (JPL), также присутствовал на конференции и предложил использовать объекты JPL, в частности, полярную антенну диаметра, установленную возле сухого озера Голдстоун в пустыне Мохаве, в качестве наземного комплекса для экспериментов с таким спутником. В октябре 1958 года Пирс вместе с коллегой-инженером Rudolf Kompfner разработал эксперимент по наблюдению за эффектами атмосферной рефракции с использованием отражающих аэростатов-спутников. Считая, что эксперимент продвинет исследования в области трансокеанской связи через спутники, два инженера представили доклад, в котором выступали за запуск аэростатов-спутников, которые можно использовать в качестве пассивных отражателей связи, на Национальном симпозиуме по дальней связи и космической связи 6 и 7 октября 1958 года. В том же месяце было образовано Национальное управление аэронавтики и космического пространства (NASA), а два месяца спустя JPL был передан из армии США в новое агентство. Проект «Эхо», первый проект NASA по созданию спутника связи, был официально представлен 22 января 1959 года на встрече с представителями NASA, JPL и Bell Telephone Laboratories, назначив первоначальный запуск на сентябрь 1959 года.
The concept of using orbital satellites to relay communications predated space travel, first being advanced by Arthur C. Clarke in 1945. Experiments using the moon as a passive reflecting way station for messages began as early as 1946. With the launching of Sputnik 1, Earth's first artificial satellite, in 1957, interest quickly developed in orbiting communications satellites. In July 1958, at a US Air Force sponsored meeting on communications satellites, Bell Telephone Laboratories engineer John R. Pierce put forth a presentation on passive satellite relay, describing how a reflective orbiting body could be used to bounce transmissions from one point on the Earth to another. William H. Pickering, director of Jet Propulsion Laboratory (JPL), also attended the conference and suggested that JPL facilities, specifically a diameter polar mounted antenna installed near Goldstone Dry Lake in the Mojave Desert, might be used as a ground facility for experiments with such a satellite. In October 1958, Pierce, along with fellow Bell engineer Rudolf Kompfner, designed an experiment to observe atmospheric refractive effects using reflective balloon satellites. Believing the experiment would advance research toward transoceanic communications via satellites, the two engineers presented a paper advocating for the launch of balloon satellites to be used as passive communications reflectors to the National Symposium on Extended Range and Space Communication on 6 and 7 October 1958. That same month, the National Aeronautics and Space Administration (NASA) was formed, and two months later JPL was transferred from the United States Army to the new agency. Project Echo, NASA's first communications satellite project, was officially laid out in a 22 January 1959 meeting with representatives from NASA, JPL, and Bell Telephone Laboratories setting the initial launch for September 1959.
Полеты
Пять суборбитальных баллистических испытаний для определения работоспособности механизмов запуска, развертывания и расширения были проведены с использованием испытательного аппарата Shotput – трехступенчатой ракеты. Первый Shotput совершил полет 27 октября 1959 года в 17:40. Shotput 1 успешно доставил прототип Echo на заданную высоту, однако небольшое количество остаточного газа в складках воздушного шара резко расширилось, разрушив испытуемый образец. Жители всего Атлантического побережья наблюдали то, что казалось отдаленным фейерверком, поскольку тысячи фрагментов разорванного майлара отражали солнечный свет в течение примерно 10 минут. 13 мая 1960 года была предпринята первая попытка вывести спутник Echo на орбиту. Эта миссия, которая также была первым полетом ракеты-носителя Thor Delta, завершилась неудачей до развертывания полезной нагрузки. Echo 1 стартовал с площадки LC 17A на мысе Канаверал, и первая ступень Thor отработала штатно, но во время фазы набора скорости двигатели ориентации на непроверенной ступени Delta не воспламенились, в результате чего полезная нагрузка упала в Атлантический океан вместо выхода на орбиту. 12 августа 1960 года Echo 1A (обычно называемый Echo 1) был успешно выведен на орбиту другой ракетой Thor Delta. В тот же день микроволновая передача с установки JPL Goldstone в Калифорнии была ретранслирована спутником в Bell Laboratories в Холмдел, штат Нью-Джерси. Спутник просуществовал значительно дольше, чем ожидалось, и окончательно вошел в атмосферу Земли и сгорел 24 мая 1968 года. 25 января 1964 года Echo 2 был запущен ракетой-носителем Thor Agena. Помимо экспериментов по пассивной связи, он использовался для изучения динамики крупных космических аппаратов и глобальной геометрической геодезии. Благодаря своим большим размерам и низкой массе, а также околополярной орбите, Echo 2 был хорошо виден невооруженным глазом над всей Землей. Он вошел в атмосферу Земли и сгорел 7 июня 1969 года. И Echo 1A, и Echo 2 испытали эффект солнечного паруса из-за своих больших размеров и малой массы. Более поздние пассивные спутники связи, такие как OV1 08 PasComSat, решили эту проблему, используя конструкцию в виде решетчатой сферы вместо покрытой поверхности. Впоследствии NASA полностью отказалось от пассивных систем связи в пользу активных спутников.
Five suborbital ballistic tests to determine whether the launch, deploy, and expansion mechanisms would work were flown using the Shotput test vehicle, a three stage rocket. The first Shotput flew at 5:40 pm on 27 October 1959. Shotput 1 successfully delivered the Echo prototype to the desired altitude, but a small amount of residual gas in the folds of the balloon violently expanded, bursting the test article. People up and down the Atlantic coast witnessed what looked like distant fireworks as thousands of pieces of shredded Mylar reflected sunlight in a display that lasted for about 10 minutes. On 13 May 1960, the first attempt to orbit an Echo satellite was made. The mission, which was also the maiden voyage of the Thor Delta launch vehicle, failed before deployment of the payload. Echo 1 lifted off from Cape Canaveral's LC 17A, and the Thor stage performed properly, but during the coasting phase, the attitude control jets on the unproven Delta stage failed to ignite, sending the payload into the Atlantic Ocean instead of into orbit. On 12 August 1960, Echo 1A (commonly referred to as Echo 1) was successfully put into an orbit of by another Thor Delta. A microwave transmission from the JPL Goldstone facility in California, was relayed by the satellite to Bell Laboratories in Holmdel, New Jersey, that same day. It ended up surviving much longer than expected, and finally reentered Earth's atmosphere and burned up on 24 May 1968. On 25 January 1964, Echo 2 was launched on a Thor Agena launch vehicle. In addition to passive communications experiments, it was used to investigate the dynamics of large spacecraft and for global geometric geodesy. Since it was larger than Echo 1A and orbiting in a near polar orbit, Echo 2 was conspicuously visible to the unaided eye over all of the Earth. It reentered Earth's atmosphere and burned up on 7 June 1969. Both Echo 1A and Echo 2 experienced a solar sail effect due to their large size and low mass. Later passive communications satellites, such as OV1 08 PasComSat, solved the problems associated with this by using a grid sphere design instead of a covered surface. Later yet, NASA abandoned passive communications systems altogether, in favor of active satellites.
Наследие
Проект Echo обеспечил первую успешную спутниковую передачу и первую двустороннюю связь между комплексом JPL Goldstone и комплексом Bell Telephone Laboratories в Холмделе, штат Нью-Джерси. В экспериментах также участвовали такие организации, как Collins Radio Company и Военно-морская исследовательская лаборатория. Поскольку Echo представлял собой исключительно пассивную систему, его основная ценность заключалась в демонстрации перспектив спутниковой связи, и он устарел до схода с орбиты в 1968 году. Широкой публике Echo был известен своей заметностью – его можно было увидеть невооруженным глазом в ночное время. Большая рупорная антенна в Холмделе, построенная Bell Labs для проекта Echo, впоследствии использовалась Арно Пензиасом и Робертом Вудро Вильсоном для их открытия космического микроволнового фонового излучения, за которое они получили Нобелевскую премию. 15 декабря 1960 года почтовая служба США выпустила почтовую марку с изображением Echo 1.
Project Echo facilitated the first successful satellite transmission and first two way communications between the JPL Goldstone facility and Bell Telephone Laboratories facility in Holmdel, New Jersey. Other groups participated in experiments including the Collins Radio Company and the Naval Research laboratory. Because Echo was only a passive system, it was primarily useful in demonstrating the future potential of satellite communications and became obsolete before it deorbited in 1968. Echo was most known to the general public for its visibility as it could be seen at night with the naked eye. The large horn antenna at Holmdel constructed by Bell Labs for the Echo project was later used by Arno Penzias and Robert Woodrow Wilson for their Nobel Prize winning discovery of the cosmic microwave background radiation. On 15 December 1960, the U. S. Post Office issued a postage stamp depicting Echo 1.